IBR   13079
INSTITUTO DE BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
NMR of copper sites in proteins reveals information on low-lying excited states
Autor/es:
LUCIANO A. ABRIATA; GABRIELA N. LEDESMA; MARÍA-EUGENIA ZABALLA; KYLE M. LANCASTER; LYNN ZIEGLER; JOHN H. RICHARDS; HARRY B. GRAY; DANIEL J. KOSMAN; NINIAN BLACKBURN; ALEJANDRO J. VILA
Lugar:
Ventura, California, USA
Reunión:
Conferencia; Gordon Research Conference, Metals in Biology; 2010
Resumen:
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La Resonancia Magnética Nuclear es una
técnica espectroscópica utilizada en biología estructural mayormente para
elucidar estructuras tridimensionales de proteínas y estudiar interacciones de
proteínas en solución. En el caso de metaloproteínas con centros
paramagnéticos, tales como el ión Cu(II), esta técnica permite también obtener
información sobre la estructura electrónica y geométrica del sitio metálico, y
lo hace desde un punto de vista complementario al empleado por otras técnicas
magnéticas. Así, mientras que las técnicas de EPR y MCD proveen información
sobre el metal, la RMN
se centra en los núcleos de los ligandos afectados por el paramagnetismo. A su
vez, las técnicas de EPR y MCD aplicadas a proteínas de cobre deben realizarse,
generalmente, a temperaturas criogénicas mientras que los experimentos de RMN
son realizados a temperatura ambiente. Esto permite el estudio de estados
excitados de baja energía accesibles a temperatura ambiente que no pueden ser
analizados a temperatura criogénica. El estudio de estos estados excitados
resulta esencial para comprender la relación estructura-función en muchos
centros metálicos. En este trabajo, hemos utilizado la técnica de RMN para
estudiar distintos centros de cobre en proteínas: el centro CuA de
la citocromo c oxidasa ba3 de Thermus thermophilus, los centros tipo 1, tipo 2 y tipo 3 presentes
en la oxidasa de cobre Fet3p de Saccharomyces
cerevisiae y un nuevo sitio de cobre llamado "tipo 0" generado
sobre el molde del centro azul de la proteína azurina.
El centro CuA consiste de dos
iones cobre coordinados a puente por dos residuos de Cys, dos residuos de His
terminales y dos ligandos axiales débiles, uno de ellos un residuo de metionina
totalmente conservado. Estudios previos de nuestro grupo sobre el centro CuA
silvestre describieron la presencia de un estado excitado localizado en energía
sólo 600 cm-1 por encima del estado fundamental. Nuevos
resultados sobre mutantes en el ligando de Met axial muestran que esa
diferencia de energía es modulada, en acuerdo con la propuesta de cálculos.
Esto podría ser relevante para el redireccionamiento de electrones luego de su
entrada a la oxidasa.
La
oxidasa de cobre Fet3p participa en la homeostasis de hierro en levaduras,
acoplando la oxidación de Fe(II) a Fe(III), que tiene lugar en el sitio de
cobre tipo 1, con la reducción de oxígeno molecular a agua, llevada a cabo en
el centro de reducción de oxígeno (centro trinuclear formado por un sitio
binuclear de cobre tipo 3 y un ión cobre tipo 2). El sitio tipo 3
es diamagnético en ambos estados de oxidación ya que en el estado oxidado los
dos iones Cu(II) se encuentran acoplados antiferromagnéticamente generando un S
= 0. Sin embargo, para este sistema existe un estado excitado paramagnético son
S = 1. Haciendo uso de la RMN
hemos podido monitorear este estado excitado y obtener un valor para la
constante de acoplamiento entre los Cu(II) tipo 3. Asimismo, hemos detectado
resonancias correspondientes a ligandos del ión Cu(II) tipo 2, lo cual es
evidencia de la existencia de un acoplamiento entre este ión y el sitio tipo 3.